This project is conducted in cooperation with Hexicon AB, which is a Swedish design and engineering company developing floating two-turbine platforms for offshore wind power.The study aims to investigate the optimal placement of Hexicon AB’s platforms in an offshore wind farm with respect to the Annual Energy Production (AEP). Wind farm layout optimization is a complex problem and it has been approached by the development of calculation and optimization programs in Matlab. The analytical Jensen wake model has been utilized for calculation of AEP and important inputs to the program have been turbine parameters and site specific conditions. The optimization strategy used is a multi-stage algorithm where the gradient-based local search algorithm Fmincon has been used in combination with a version of the heuristic genetic algorithm. The developed programs have been tested and evaluated through a case study. Included in the case study is also a brief financial evaluation regarding how different scenarios in electricity export price and costs for cabling could affect the feasibility of the optimized layouts. Concluded from the project is that the developed programs can be used to investigate the optimal placement of floating two-turbine platforms with respect to AEP. In the case study it was found that the optimized layout obtained a wind farm efficiency of around 4% more than for the conventional staggered layout that was tested. What is also emphasized is that the feasibility of the optimized layouts obtained from the program is quite sensitive toward changes in future electricity export price and costs for cabling and installation. Hence, it is important to perform a careful financial analysis in order to draw conclusions regarding what layout is the better option for a specific situation. / Dagens utbyggnad av vindkraft sker i allt större utsträckning genom etablering av vindkraftparker. De främsta fördelarna med att placera vindkraftverken i parker är att de höga fasta kostnaderna fördelas på flera kraftverk samt att man kan beställa ett flertal enheter samtidigt och därigenom minska kostnaden per installerad Megawatt (MW). För att ytterligare kunna öka vinsten på investeringen är det viktigt att undersöka optimal inbördes placering av vindkraftverken för att erhålla en så hög energiproduktion som möjligt. Det finns många studier gjorda inom området och ett flertal programvaror utvecklade. Dock finns det endast ett fåtal studier som har inriktat sig specifikt på flytande vindkraftverk. Detta arbete är utfört i samarbete med Hexicon AB, vilket är ett Stockholmsbaserat ingenjörsföretag som utvecklar en patenterad teknik för plattformar avsedda för flytande vindkraft. Det unika med Hexicon ABs patenterade teknik är att två vindkraftverk är placerade på en gemensam plattform. Denna teknik gör det möjligt för plattformen att anpassa sig till vindriktningen vilket ger en ökning av kraftverkens energiutbyte. Då det inte finns några utvecklade optimeringsmetoder för flytande plattformar som kan anpassa sig efter vindriktning är syftet för denna studie att undersöka den optimala inbördes placeringen av Hexicon ABs plattformar i en vindkraftpark. Eftersom vindkraftsoptimering är ett komplicerat problem som bland annat är icke-linjärt och icke-konvext så finns det ingen exakt lösning tillgänglig för problemet. Komplexiteten gör även många förenklingar och antaganden nödvändiga för att kunna bearbeta problemet. I detta projekt har sambandet mellan årlig elproduktion och inbördes placering av plattformarna undersökts genom att ett kalkylerings- och optimeringsprogram utvecklats i programvaran Matlab. För att kunna undersöka den optimala inbördes placeringen av vindkraftverken är det viktigt att förstå hur vindkraftverken påverkas av att placeras tillsammans i en park. För att göra detta så behövs en modell för att beskriva den så kallade vaken som uppstår bakom respektive vindkraftverk. Detta gjordes genom att använda den analytiska Jensen vakmodellen, vilket är den vanligaste modellen att använda för optimeringssyften. Beräkningen av elproduktion gjordes baserat på given information angående turbinparametrar samt specifika förhållanden på platsen för vindparken. För det utvecklade optimeringsprogrammet användes en tvåstegsalgoritm där den gradientbaserade algoritmen Fmincon utgjorde den centrala delen. Fmincon är en effektiv algoritm för lokal optimering som finns tillgänglig i Matlab. För att generera bra startgissningar till den lokala optimeringen användes en version av en heuristisk genetisk algoritm som komplement till Fmincon. Denna algoritm bygger på samma princip som processen för naturligt urval i evolutionssammanhang där de bäst lämpade individerna för vidare sina egenskaper till nästa generation. För att ytterligare förbättra algoritmen kompletterades den även med ett moment av slumpmässighet. För att testa och utvärdera de utvecklade programmen genomfördes en fallstudie. I denna studie optimerades 50 stycken olika heuristiska startgissningar. De 20 bäst presterande konfigurationerna valdes ut för vidare analys där de blev utvärderade med avseende på olika scenarion för elpris samt kostnad för elektrisk infrastruktur. Detta för att undersöka hur den optima placeringen eventuellt skulle kunna påverkas av osäkerheter i dessa faktorer. Den genomförda fallstudien indikerade att de utvecklade programmen kan användas för att undersöka den inbördes optimala placeringen av vindkraftverk med avseende på elproduktion. Den ekonomiska utvärderingen indikerade även att den optimala placeringen var känslig för olika scenarion där elpris och kostnader för infrastruktur varierades och att detta kunde påverka lönsamheten för investeringen. Det ska därför betonas att det anses vara viktigt att utföra en mer noggrann ekonomisk utvärdering av de optimerade konfigurationerna för att undersöka vilken positionering som är mest lämplig för en viss situation.

This thesis investigates whether the shape of eating utensils can be optimized using computational methods. This is done by creating a system to do so for a specific case, spoons, and see if any insurmountable problems are encountered. As this system is meant to optimize spoons rather than eating utensils in general, there are a few simplifications that can be done when modelling the eating process. The spoons are represented by a set of parameters that are further divided into groups. The first group representing the bowl, followed by a variable number of handle segments. The parameter sets are evaluated by calculating the volume between the lowest point on the rim and the bottom of the bowl, giving both the volume remaining at the end as well as the volume spilt over the course of the motion. This, together with the final direction and tilt of the bowl as well as a measure of spoon complexity, is processed into a score value. The chosen optimization method is gradient descent, with a variable step length. The results show that the optimization process does work, and the resulting spoons look plausible. The conclusion is that the approach is viable, but there are a number of changes and improvements needed to make things work for practical purposes. / Det här examensarbetet undersöker om formen på bestick kan anpassas kan anpassas för speciella behov med hjälp av optimeringslära. Målet är att utveckla ett system som optimerar formen på ett specialfall, skedar, till specifika ätrörelser för att se om det är möjligt. Specialfallet skedar används eftersom det förenklar de beräkningar som behöver göras vid modelleringen av ätandet. Skedarna representeras av en parametriserad modell som delar upp skeden i segment bestående av parametergrupper. Det första segmentet representerar skedskålen, de följande skedskaftet. Skaftets längd kan ändras genom att variera antalet skaft-segment. Skedarna utvärderas genom att beräkna volymen mellan skedskålskanten och den lägsta punkten på skedskålen under hela ätrörelsen. Detta ger både hur mycket av innehållet som når munnen (lägsta volymen som hittats) samt hur mycket som spillts (skillnaden mellan den initiala och den lägsta volymen). Detta, tillsammans med hur skeden är positionerad relativt munnen i slutet av rörelsen samt hur komplext skedskaftet är, agerar som grund till hur skeden poängsätts. Själva optimeringen sker genom 'gradient descent' med en variabel steglängd. Det system som implementerats visar på att det är möjligt att använda optimeringslära för detta syfte, och de skedar som skapas ser rent intuitivt ut att fungera som poängsättningen lovar. Slutsatsen blir att metoden i sig fungerar, men att flera förbättringar krävs innan den kan användas i praktiken. / <p>The CSC-institution was re-organized into EECS towards the end of the project.</p>

This thesis evaluates how the evolutionary algorithm CMA-ES (Covariance Matrix Adaption Evolution Strategy) can be used for optimizing the total initial margin for a network of banks trading bilateral OTC derivatives. The algorithm is a stochastic method for optimization of non-linear and, but not limited to, non-convex functions. The algorithm searches for an optimum by generating normally distributed samples and iteratively updating the mean and covariance matrix of the search distribution using the best candidate solutions in the sampled population. In this thesis, feasible solutions are represented by the null space obtained from the constraint of keeping all banks' market exposure unchanged throughout the optimization, and the generated samples for each iteration correspond to linear combinations of the base vectors spanning this null space. In particular, this thesis investigates how different representations of this null space affect the convergence speed of the algorithm. By applying the algorithm to problems of varying sizes, using several different null space representations coming from different matrix decomposition methods, it is found that as long as an orthonormal representation is used it does not matter which matrix decomposition method it comes from. This is found to be because, given any orthonormal null space representation, the algorithm will at start generate a rotationally invariant sample space in its search for the optimal solution, independent of the specific null space representation. If the representation is not orthogonal, the initial sample will in contrast be in the shape of an ellipsoid and thus biased in certain directions, which in general affects the performance negatively. A non-orthonormal representation can converge faster in specific optimization problems, if the direction of the solution is known in advance and the sample space is pointed towards that direction. However, the benefit of this aspect is limited in a realistic scenario and an orthonormal representation is recommended. Furthermore, as it is shown that different orthonormal representations perform equally, it is implied that other characteristics can be considered when deciding which matrix decomposition method to use; such as the importance of fast computation or desire for a sparse representation. / Denna avhandling utvärderar hur CMA-ES (Covariance Matrix Adaption Evolution Strategy) kan användas för att optimera en total "initial margin" för ett nätverk av banker som handlar bilaterala OTC derivat. Algoritmen är en stokastisk metod för optimering av icke-linjära och, men inte enbart, icke-konvexa funktioner. Algoritmen söker efter ett optimum genom att generera normalfördelade utfall och iterativt uppdatera medelvärdet och kovariansmatrisen för sök-fördelningen med hjälp av de bästa lösningarna i varje iteration. I detta arbete representeras tillåtna lösningar till problemet av nollrummet från bivillkoret att alla bankers marknadsexponering ska vara oförändrade genom optimeringen och de genererade utfallen består av slumpade linjärkombinationer av nollrummets basvektorer. I synnerhet undersöks hur olika representationer av nollrummet påverkar konvergenshastigheten för algoritmen. Algoritmen har applicerats med flera olika nollrumsrepresentationer, framtagna genom olika matrisfaktoriseringsmetoder, och det kan konstateras att så länge nollrummsrepresentationen är ortonormal är valet av faktoreringsmetod obetydlig. Detta då användande av orthornormala nollrumsrpresentationer i algoritmen leder till en initialt symmetrisk, rotationsmässigt invariant, sökning efter den optimala lösningen. Om representationen inte är ortogonal kommer det resulterande sökområdet i varje iteration att ha formen av en ellipsoid och sålunda viktas i vissa riktningar, vilket i allmänhet påverkar prestandan negativt. Emellertid kan en icke-ortonormal representation konvergera snabbare i specifika scenarier, givet att lösningens riktning är känd i förväg och sökområdet kan pekas mot den riktningen. Vidare, eftersom det har visats att olika ortonormala representationer konvergerar lika fort, innebär resultatet att andra egenskaper kan beaktas vid val av matrisfaktoriseringsmetod, såsom vikten av snabb beräkning eller önskan om en gles representation.

As many tasks considering structural design in civil engineering become digitalised, the possibility of creating a more effective workflow increases. The development of computer programs that can handle large amounts of data and assist the decision making during design process increases the requirement of the data management to fully utilize the potential of a digital workflow. The design of reinforcement layout of concrete structures is time demanding and often performed manually. These characteristics of a workflow indicates that it may be suitable to be subject to automation. The aim of this thesis is to highlight the potential and the difficulties of using automated design procedures in civil engineering with focus on reinforcement layout design. Specifically, the selection of straight rebars and their placement within concrete structures has been studied with respect to buildability and the amount of reinforcement used. A computer program has been developed to select rebar diameters and arrangement, satisfying the required amount of reinforcement as well as some of the rules according to the Eurocode standard. In order to find feasible solutions, an optimization of the amount of reinforcement as well as different measures of buildability is performed, using a genetic algorithm. The result from two case studies showed that the program managed to perform tasks similar to an engineer and create design solutions which reduced the amount of reinforcement and the number of rebar types. Furthermore, it was shown that consideration to the identified buildability parameters played an important role in finding an optimal solution. The findings indicate that the design of reinforcement layout may be automated and that a more effective workflow can be achieved. / I takt med att fler delar av projekteringen av anläggningskonstruktioner blir digitaliserade ökar möjligheterna för att effektivisera arbetet. Utvecklandet av datorprogram som kan hantera mycket information och ge stöd till beslutsfattande ställer också krav på hanterandet av denna data för att utnyttja den fulla potentialen av ett digitaliserat arbetsflöde. Arbetsprocessen vid armering av betongkonstruktioner är tidskrävande och utförs idag ofta helt eller delvis för hand. Sådana processer bär karaktärsdrag som tyder på att de är lämpade för automatisering. Målet med studien är att undersöka problematiken kring att automatisera arbetsprocesser vid projektering av anläggningskonstruktioner med inriktning på armering av betongkonstruktioner. Specifikt, så har valet av raka armeringsjärn och dess placering i betongkonstruktioner studerats med avseende på byggbarhet och armeringsmängder. Ett datorprogram har utvecklats för att välja armeringsjärn och dess placering för ett givet behov och ett antal krav som ställs enligt Eurokod. För att hitta en möjlig lösning är problemet formulerat som en optimering av armeringsmängd och olika mått på byggbarhet. Optimeringen genomfördes med en genetisk algoritm. Resultatet från två fallstudier visar att programmet lyckades genomföra konstruktörens arbetsuppgifter och skapa lösningar som minskade mängden använd armering och antalet olika typer av armeringsjärn samtidigt som de identifierade måtten på byggbarhet främjades. Vidare visade resultatet att de identifierade byggbarhetsparametrarna spelade en viktig roll för att finna en optimal lösning. Detta indikerar att det är möjligt att automatisera denna process och att ett effektivare arbetsflöde kan erhållas.

The design solution for angle selector attachment is developed and carry forward based on initial case study done by KTH Södertäjle students. This project is carried out to find the answers for few questions viz. potential concept design solution, considering the requirements given by Scania that needs to be fulfilled. The work is divided into sub-categories; Concept generation, Concept evaluation, Manufacturing of prototype and Testing. The existing tool solution data is used to compare results with new design while testing and analysing the results. The results show that with the help of new design, it is possible to achieve seamless rotation, locking with I/O signal, can hold torque up to 200 Nm and safety measures are also taken into account. So based on this, new proposition to change the way of tightening with angle selector is given in truck assembly line. / Konstruktionslösningen för ett rotationsvinkelfäste har tagits fram för ett koncept som tidigare har utvecklats i ett studentprojekt vid KTH Södertäjle. Detta projekt har undersökt potentialen hos det föreslagna konceptet och vidareutvecklat det i enlighet med Scanias krav. Arbetet har utförts enligt en vida accepterad systematisk konstruktionsprocess, bestående av följande arbetssekvens; Formulering av systemkrav, Konceptgenerering, Konceptutvärdering och –val, Dimensionering av valt koncept, Prototyptillverkning och Provning (verifiering). Den konstruktionslösning som utvecklats jämförs sedan med den lösning som används på dagens monteringslina. Resultatanalysen visar att den nya lösning, som tagits fram i detta project, möjliggör steglös rotation, och genom låsning med I/O-signal är det möjligt att hantera ett vridmoment på 200 Nm, med bibehållen säkerhet för operatören. Det framtagna rotationsvinkelfästet föreslås att införas på monteringslinan för lastbilar.

Cuba has vast natural resources for domestic renewable energy generation, but their energy mix is heavily dominated by fossil fuels. This contributes to a high dependence on expensive oil imports and has led to significant generation shortfalls, which in turn has resulted in extensive power outages and serious fuel crises. Additionally, large amounts of CO2 emissions are generated from power generation based on oil or gas. George Washington is a small industrial town in the Villa Clara province in Cuba that frequently experiences these problems. It holds a rum factory, a sugar mill, and a small residential area containing 710 households. The implementation of a microgrid utilizing the available solar, wind, and biomass potential could work to simultaneously reduce the town's dependence on energy imports, increase the renewable electricity share, and increase self-sufficiency of the electricity demand, enabling the industries and residential area to access energy services even when the national grid is not delivering power. By examining different potential microgrid configurations in HOMER Pro, an optimal system was decided based on cost parameters such as CAPEX and NPV, the self-sufficiency share of the electricity consumed, and the available potential to utilize domestic natural resources as well as the available workforce able to operate such a system. Because of Cuba's difficulties in accessing investment capital, a low CAPEX, high self-sufficiency index, and a high NPV was considered the best possible system. The scenario that best correlated with this outcome was the Middle Road scenario. By considering the area limiations of George Washington, one model run of the Middle Road scenario produced a system with additional solar PV (2.9 MW) and wind capacity (9.2 MW) paired with the already existing 6 MW of bagasse-fired CHP capacity in the sugar mill and 688 kW of solar PV capacity. It had a low investment cost of $34 million USD, a high NPV at $112 million USD, and a self-sufficiency index at 91.33%. Another model run of the Middle Road scenario that didn't take avaliable area into consideration produced a microgrid with an additional 43.1 MW of wind capacity. This model run had an NPV of $292 million USD, an investment cost of $79 million USD, and a self-sufficiency index of 94%. By implementing more capacity than this in the 100% Self-sufficient scenario, the self-sufficiency index reached a maximum of 100%, but had a lower NPV at $282 million USD, and a much higher investment cost of $1.324 billion USD. These scenarios only used biomass, solar, or wind energy for microgrid electricity generation, and therefore only consumed fossil fuels when importing electricity from the grid. / Kuba har en stor mängd naturliga resurser för att generera förnybar energi, men deras energimix idag domineras av fossilt bränsle. Landet är beroende av att importera dyr olja, vilket bidrar till en otillräcklig inhemsk energiproduktion samt många timmars strömavbrott och svåra bränslebrister. Stora mängder CO2-utsläpp genereras även när olja eller gas används för kraftproduktion. George Washington är en liten industriell by som ligger i provinsen Villa Clara, i Kuba, och som ofta får erfara dessa problem. I byn finns det en romfabrik, en sockerkvarn och ett litet bostadsområde som består av 710 hem. Installationen av ett microgrid som utnyttjar lokal solenergi, vindenergi samt biomassa kan minska byns beroende av importerad energi, öka andelen förnybar energi samt öka självförsörjningen av elbehovet. Ett sådant microgrid skulle möjliggöra byns tillgång till viktiga energitjänster även när det nationella nätverket inte har möjlighet att leverera elektricitet. Genom att undersöka flera olika microgridkonfigurationer i mjukvaruverktyget HOMER Pro valdes ett optimalt system baserat på parametrarna CAPEX, NPV, självförsörjningsgraden av den konsumerade elektriciteten, potentialen att använda sig av de lokala naturresurserna samt tillgängligheten av arbetskraft för att kunna driva ett sådant nätverkssystem. På grund av de begränsade tillgångarna till investeringskapital i Kuba så blev ett lågt CAPEX, hög självförsörjning samt ett högt NPV viktiga parametrar för att utse det bästa möjliga systemet. Det scenario som genererade system som bäst stämde överens med dessa egenskaper är Middle Road-scenariot. För att undersöka potentialen hos systemet och samtidigt ta hänsyn till den begränsade landtillgången i George Washingtons närområde så kördes en av systemsimuleringarna av Middle Road-scenariot med en areabegränsning i HOMER Pro. Detta resulterade i ett system med ytterligare 2.9 MW kapacitet från solpaneler, 9.2 MW vindkraft tillsammans med de redan existerande 6 MW av bagasse-drivna turbiner i sockerkvarnen samt de 688 kW av solpaneler som är installerade på romfabrikens tak. Systemet har en investeringskostnad (CAPEX) på $34 miljoner USD, ett högt NPV på $112 miljoner USD och ett självförsörjningsindex på 91.33%. När systemsimuleringen av Middle Road inte tog hänsyn till tillgänglig landyta så blev resultatet att det bästa systemet hade ytterligare 43.1 MW av vindkraft. Detta system har ett NPV på $292 miljoner USD, en investeringskostnad på $79 miljoner USD och ett självförsörjningsindex på 94%. Genom att implementera en högre kapacitet i 100% Self-sufficient-scenariot så blev resultatet ett självförsörjandeindex på 100%, men samtidigt ett lägre NPV på $282 miljoner USD och en mycket högre investeringskostnad på $1.324 miljarder USD. I dessa scenarion så används biomassa, solenergi samt vindenergi för generering av elektricitet i microgridet och konsumtion av fossilt bränsle sker endast när elektricitet importeras från det nationella elnätverket.

Variable renewable energy and green hydrogen demand is expected to increase within the European union in attempts to mitigate climate change. A high penetration of variable renewable energy can result in volatile power prices affecting the profitability of such actors. At the same time southern Sweden suffers from high power prices and could benefit from additional generation. If offshore wind power is used for hydrogen production during low price hours and sold to the market during high price hours, it may be beneficial to invest in electrolysis. This thesis investigates the profitability and conditions of green hydrogen production in the south of Sweden, together with social and economic benefits that comes with it. A model consisting of electrolysis powered directly from an offshore wind farm is analyzed for maximum profit. A linear optimization program is used to investigate the optimal setup of installed electrolysis together with 500MW offshore wind power, subjected to investment costs, market limitations and constraints. Results show that investing in electrolysis according to hydrogen demand and price can increase the overall profitability, while at the same time keeping the production cost of green hydrogen at similar levels as hydrogen produced from natural gas. / Målet att minska klimatpåverkan förväntas öka efterfrågan på förnybar energi och grön vätgas inom den Europeiska Unionen. En hög andel av varierbar energi kan resultera i volatila energipriser som påverkar lönsamheten för sådana aktörer. Samtidigt lider södra Sverige av höga elpriser och kan dra nytta av ytterligare produktion. Om energin från havsbaserad vindkraft används för vätgasproduktion under lågpristimmar och säljs till marknaden under högpristimmar kan det vara fördelaktigt att investera i elektrolys för vätgasproduktion. Detta examensarbete undersöker lönsamheten och förutsättningarna för att producera grön vätgas i södra Sverige, tillsammans med de sociala och ekonomiska fördelar som kan medfölja. En modell bestående av elektrolys som drivs direkt från en havsbaserad vindkraftspark analyseras för maximal vinst. Ett linjärt optimeringsprogram används för att undersöka den bästa kombinationen av installerad elektrolys tillsammans med 500MW havsbaserad vindkraft. Begränsningar i from av investeringskostnader, energibehov och efterfrågan avgör lönsamheten. Resultatet visar att investeringar i elektrolys kan öka den totala lönsamheten samtidigt som produktionskostnaden för grön vätgas hamnar i nivå med kostnader för vätgas framställt ur naturgas.

Transfemoralor above-the-knee amputees face discomfort in their prothesis primarily due to irregular distribution of pressure and shear forces in the Socket-stump interface (SSI). To quantify this discomfort it is necessary to first determine the pressure distribution in the SSI using sensors. However, knowledge of how sensors should be deployed is necessary to support the testing of said pressure on a test-rig or amputee. Previous methods used to determine sensor placement include discretization of the SSI into several regions or the use of a reiterative method based on pressure readings from sensors to determine the optimal placement of sensors. The former fails to identify high regions of pressure as the regions covered by the sensors may not have high pressure whereas the latter is time consuming and may cause further trauma to amputees as it requires repeated experimentation. With the advances in pressure sensor technologies, biomechanical simulations, and Finite elementanalysis(FEA)simulations it is now increasingly possible to determine an accurate estimate of dynamic pressure distribution occurring in the SSI during the gait cycle. The thesis investigates the dynamic pressure distribution in the SSI and determines an effective method of locating the optimal positions for the sensors using two different algorithms. The first is a Genetic Algorithm whereas the second is Pattern Search. / Transfemorala eller amputerade över knäet möter obehag i sin protes främst på grund av oregelbunden fördelning av tryck och skjuvkrafter i SSI. För att kvantifiera detta obehag är det nödvändigt att först bestämma tryckfördelningen i SSI med hjälp av sensorer. Men kunskap om hur sensorer ska distribueras är nödvändig för att stödja testningen av nämnda tryck på en testrigg eller amputerad. Tidigare metoder som använts för att bestämma sensorplacering inkluderar diskretisering av SSI i flera regioner eller användning av en upprepad metod baserad på tryckavläsningar från sensorer för att bestämma den optimala placeringen av sensorer. Den förstnämnda misslyckas med att identifiera höga tryckregioner eftersom den områden som täcks av sensorerna kanske inte har högt tryck medan de senare är tidskrävande och kan orsaka ytterligare trauma för amputerade eftersom det kräver upprepade experiment. Med framstegen inom trycksensorteknologier, biomekaniska simuleringar och FEA-simuleringar är det nu alltmer möjligt att bestämma en exakt uppskattning av dynamisk tryckfördelning i SSI under gångcykeln. Avhandlingen undersöker den dynamiska tryckfördelningen i SSI och bestämmer en effektiv metod för att lokalisera de optimala positionerna för sensorerna med hjälp av två olika algoritmer. Den första är en genetisk algoritm medan den andra är mönstresökning

Novige develops a wave energy converter (WEC) concept that utilizes wind-generated wave to create electricity. The system uses a float and a hydraulic cylinder to pump water up to a turbine, similar to an inverted hydro power plant. The penstock system that delivers the fluid to the turbine was optimized for efficiency and a theoretical efficiency of the penstock was calculated. The penstock and the surrounding components were updated to a commercial size. The longer cylinder resulted in a larger loss from the hydrostatic pressure. The optimal pipe diameter was calculated by comparing the friction loss and the additional weight resulting from a larger pipe. For the penstock the piping elements were compared and chosen for a higher efficiency. The penstock system can be optimized for efficiency by using pipe elements with lower coefficients of loss. It is more efficient to divert the flow as little as possible, while maintaining the same flow velocity throughout the system. Losses can be reduced by choosing the optimalpipe diameter size, therefore making the penstock as light as possible, while also reducing thepipe friction. The hydrostatic pressure from the height of the cylinder is the largest source of lossin the system. The efficiency of the redesigned penstock was found to be 93.7%. / Novige utvecklar ett vågkraftverks koncept som utnyttjar vindvågor för att generera elektricitet. Systemet använder sig av en flotte och en hydraulisk cylinder för att pumpa vatten upp till en turbin, det kan liknas vid ett inverterat vattenkraftverk. Tilloppstuben som leder vattnet till turbinen optimerades för effektivitet och den teoretiska effektiviteten av tilloppstuben beräknades. Tilloppstuben och de omgivande komponenterna uppdaterades för den kommersiella varianten. Den längre cylindern resulterade i större förluster på grund av det hydrostatiska trycket. Den optimala rör diametern beräknades genom att jämföra friktions förlusterna och de förluster som uppstår på grund av större rör vikt. Olika rörelementen i tilloppstuben jämfördes och valdes med avsikt på effektivitet. Effektiviteten i tilloppstuben kan optimeras genom att välja rörelement med lägre förlustfaktor. Det är mer effektivt att dela på flödet så lite som möjligt och behålla samma flödeshastighet genom hela systemet. Förlusterna kan minskas genom att välja den optimala rördiametern, vilket ger en så låg vikt som möjligt samtidigt som friktionsförlusterna i röret reduceras. Det hydrostatiska trycket från höjden av cylindern är den största orsaken till förlust i systemet. Effektiviteten av det nya tilloppstubs systemet är 93.7%.

Fiber reinforced plastics are composite materials that offer a lower weight, while still mechanically perform at least as good as conventional materials such as steel. This makes them attractive for the automotive industry since the implementation of them in e.g. a car frame would enable the manufacturers to sell a more fuel efficient vehicle to the customer. The manufacturing of composites is however more energy intense than for steel and the recycling capabilities are limited. This encourages the car designer to regard the product from a macro-perspective, spanning from the extraction of the resources needed to produce the material, to the phase where the product which the material constitutes is disposed. By analyzing such a macro-perspective, the life cycle energy of a product system can be estimated. Since the life cycle energy is correlated to the component design, an optimization problem can be established where the objective function to be minimized is the total life cycle energy. The component design can be expressed in terms of optimization design variables, yielding that the minimum energy is achieved by the optimal design. This methodology is called life cycle energy optimization (LCEO). The aim of this thesis is to apply this method and present a comparison between different materials and recycling strategies for a load carrying frame component provided by Volvo Cars. The materials studied are carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber sheet moulding compound (GF-SMC) and conventional steel. A Python model consisting of five life cycle phases where each phase was described by a function was implemented. Each function uses the component geometry and material properties as an input and gives the energy of the phase as an output. By summing the outputted energies, the life cycle energy is obtained. The distribution of the results is visualized with bar plots. The results show that the least energy demanding option is to manufacture the component in GF-SMC and process the end-of-life product mechanically. If the fiber degradation is taken into account, the most efficient strategy is to manufacture the component in CFRP and recycle it using solvolysis. This thesis shows that the LCEO methodology can be used as a tool for designers to include the recyclability in an early phase of the product development. Future challenges concern the development of industrial recycling of fiber reinforced plastics where the fiber degradation is minimized. / Fiberförstärkta polymerplaster är kompositmaterial som erbjuder en lägre vikt än konventionella material som stål, samtidigt som de bibehåller den mekaniska prestandan. Detta gör dem intressanta för fordonsindustrin då nyttjandet av dem skulle möjliggöra tillverkare att sälja bränsleeffektivare bilar. Tillverkningen av sådana kompositer är dock mer energikrävande än den för stål och deras återvinningsmöjligheter är begränsade. Detta skapar för fordonsformgivaren ett incitament att beakta produkten i ett makroperspektiv som sträcker sig från utvinningen av naturresurserna för att skapa materialet, till slutskedet av produktens avsedda användning. Genom att bestämma hur den ackumulerade energin är fördelad i ett sådant makroperspektiv kan den total livscykelenergin beräknas. Eftersom livscykelenergin är kopplad till komponentens formgivning, kan ett optimeringsproblem med livscykelenergin som målfunktion att minimeras ställas upp. Komponentens formgivning kan uttryckas som optimeringsproblemets designvariabler. Den design som ger den lägsta livscykelenergin blir därmed den optimala formgivningen. Denna metod kallas livscykelenergioptimering (LCEO). Målet med detta examensarbete är att tillämpa denna metod på en lastbärande bilkomponent tillhandahållen av Volvo Cars och genomföra en jämförelseanalys mellan olika material samt återvinningsstrategier. Materialen som undersöks är kolfiberförstärkt härdplastkompist (CFRP), sheet moulding compound med glasfiber (GF-SMC) och konventionellt stål. Den Pythonimplementerade modellen består av fem livscykelfaser där varje fas uttrycks om en funktion med komponentgeomterin samt materialegenskaperna som indata och ger energiåtgången för fasen som utdata. Genom att summera energierna erhålls livscykelenergin och genom att presentera resultaten i ett stapeldiagram kan livscykelenergidistributionen visualiseras. Resultaten visar att det minst energikrävande alternativet är att tillverka komponenten i GF-SMC och återvinna produkten genom mekanisk bearbetning. Om hänsyn tas till fiberslitage blir den optimala lösningen att tillverka komponenten i CFRP och återvinna den genom solvolys. Detta arbete visar att LCEO- metoden, i ett tidigt skede, kan användas som ett verktyg av formgivare för att inkludera hur väl en produkt kan återvinnas. Framtida utmaningar består av att utveckla återvinningen av fiberförstärkta härdplaster industriellt, så att fiberslitaget minimeras.